專利名稱：一種從硼鐵礦中提取并分離硼-鐵-鎂的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提取并分離工藝，特別是涉及一種從硼鐵礦中提取并分離硼-鐵-鎂的工藝。
背景技術(shù)：
我國目前能加工利用的硼資源只占總儲量的10%，這與硼工業(yè)發(fā)展的需求存在日益突出的矛盾。而占硼資源總儲量58%的遼寧低品位的硼鐵礦是我國硼工業(yè)的重要資源之一。硼鐵礦(B2037. 22%、TFe30.0%、Mg0M%)是一種不可再生的資源，因結(jié)構(gòu)復(fù)雜、共生礦物多、加工難度大、用常規(guī)的分離方法分離困難和無成熟的加工工藝等因素，一直未能形成工業(yè)規(guī)模的開發(fā)利用，共生礦中鐵-硼-鎂的共提取，是具有中國資源特色的重要課題。目前對硼鐵礦的綜合利用工藝主要有以下幾種，但都存在不足之處
1.機(jī)械選礦
采用粗粒拋尾-階段選別工藝，可將品位低、不能直接作為硼化工原料的硼鐵礦 (B2037. 22%、TFe30. 0%,Mg024%)選分為硼精粉(B20312%、Mg024%、硼回收率 40%)和含硼鐵精粉(B2036. 0%、IFe50%、鐵回收率90%)，兩種產(chǎn)品硼回收率加在一起達(dá)87%。從研究結(jié)果看， 機(jī)械選礦方法不能實(shí)現(xiàn)鐵-硼徹底分離，尚有47%Β203賦存在含硼鐵精粉中。而含硼鐵精粉 B2O3品位只有6. 0%，仍然是低品位硼礦，滿足不了硼化工的需要。2.火法鐵硼分離技術(shù)
火法鐵硼分離技術(shù)可得到富硼渣(B20312%、Mg040%)和含硼生鐵出0.6士0.2%)，硼基本上不受損失，很好地解決了硼鐵礦中鐵資源的利用問題。但13m3高爐煉鐵擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該工藝硼和鎂的提取利用率仍然不高。3.硼鐵礦濕法分離技術(shù)
和火法工藝的分離次序相反，硼鐵礦濕法分離技術(shù)是先提硼，殘?jiān)鼰掕F。該法也分為兩類鹽酸浸取硼鐵礦，有機(jī)溶劑萃取提硼；硫酸浸取硼鐵礦，鹽析結(jié)晶一水硫酸鎂。濕法分離工藝由于礦石的品位低，相對耗酸量大，故只適宜于加工化03含量在10%以上的礦，由于已發(fā)現(xiàn)的硼鐵礦品位差別較大，且多為含硼品位低的礦，因此制約了濕法分離技術(shù)研究成果在硼工業(yè)上的推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種從硼鐵礦中提取并分離硼-鐵-鎂的工藝。該工藝由三個(gè)技術(shù)作業(yè)組成硼鐵礦的高溫焙燒與硫酸浸出工藝、采用有機(jī)溶劑一元醇作用結(jié)晶分離鎂工藝、采用浸出液鐵粉還原和有機(jī)溶劑作用結(jié)晶硫酸鐵工藝，實(shí)現(xiàn)了提取并有效分離硼、 鐵和鎂元素的目的。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種從硼鐵礦中提取并分離硼-鐵-鎂的工藝，該工藝由三個(gè)技術(shù)作業(yè)組成硼鐵礦高溫焙燒硫酸浸出工藝；采用添加有機(jī)溶劑作用結(jié)晶鎂鹽工藝；酸浸液正三價(jià)鐵鐵粉還原和有機(jī)溶劑作用結(jié)晶工藝；該工藝流程為將硼鐵礦在70(T80(TC溫度下焙燒，之后用濃硫酸浸出硼鐵礦，固液分離之后，在酸浸液中加入一元醇靜置，過濾得固態(tài)MgSO4 · 7H20， 濾液經(jīng)正三價(jià)鐵粉或鐵屑還原濃縮后，加入一元醇后再經(jīng)過濾、冷卻結(jié)晶及烘干得到固態(tài) FeSO4-7H20,結(jié)晶液中含硼酸。所述的一種從硼鐵礦中提取并分離硼-鐵-鎂的工藝，所述的硼鐵礦焙燒過程中將其中磁鐵礦轉(zhuǎn)化為赤鐵礦。所述的一種從硼鐵礦中提取并分離硼-鐵-鎂的工藝，所述有機(jī)溶劑采用一元醇， 循環(huán)利用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是
1.本發(fā)明是從硼鐵礦中提取并有效分離硼、鐵和鎂元素，合三為一的工藝方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有加工方法獨(dú)特，硼、鐵和鎂共提取率高，生產(chǎn)工藝簡單，流程短，設(shè)備投資省，原料消耗少，不產(chǎn)生廢液的排放，易于工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)；
2.本發(fā)明根據(jù)無機(jī)鹽在有機(jī)溶劑中的溶解性不同，在有機(jī)溶劑作用下的分步結(jié)晶，產(chǎn)品為硫酸鎂和硫酸亞鐵，可實(shí)現(xiàn)礦中主要成分的初步分離。3.本發(fā)明由酸浸-有機(jī)溶劑作用結(jié)晶法制得產(chǎn)品硫酸鎂和硫酸亞鐵，產(chǎn)品硫酸亞鐵是制備高附加值鐵質(zhì)產(chǎn)品的原料，具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，用途廣等特點(diǎn)，產(chǎn)品硫酸鎂不需除雜可直接用于生產(chǎn)價(jià)值較高的一水硫酸鎂。4.本發(fā)明結(jié)晶過程中使用的有機(jī)溶劑可循環(huán)利用，有利于降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染。5.本發(fā)明不但可以提取并分離硼鐵礦中的鐵、鎂元素，而且還可使硼鐵礦中的硼、硅元素富集，并根據(jù)產(chǎn)物物理化學(xué)性質(zhì)的不同得以分離，真正的做到了資源的綜合利用；
6.本工藝使硼鐵礦中的硼以硼酸的形式富集在結(jié)晶液中，可應(yīng)用結(jié)晶法制備固體硼酸。7.本發(fā)明適用于從各種含鐵、鎂的礦物以及工業(yè)廢渣中提取并分離硼、鐵和鎂元素，使含硼量高低不同的各種硼礦具備了開采價(jià)值，避免資源浪費(fèi)。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明硼鐵礦經(jīng)高溫焙燒將礦中的磁鐵礦轉(zhuǎn)化為赤鐵礦，用硫酸浸出硼鐵礦，固液分離后，酸浸液在一元醇作用下結(jié)晶提取硫酸鎂，再次固液分離的溶液經(jīng)還原后在一元醇作用下結(jié)晶制備硫酸亞鐵，硼酸主要富集在結(jié)晶液中。其工藝流程為將硼鐵礦高溫70(T80(TC焙燒，用濃硫酸浸出硼鐵礦，硫酸浸，濃縮，加入一元醇靜置后過濾，濾液經(jīng)正3價(jià)鐵粉或鐵屑還原濃縮后，加入一元醇后再經(jīng)過濾、冷卻結(jié)晶及烘干，可得到固態(tài) MgSO4 · 7H20 和 i^eS04*7H20 以及硼酸溶液。實(shí)施例1
硼鐵礦主要化學(xué)成份(% ) =B2O3 7. 22%、TFe :30. 0%、MgO 24% 這是低品位的硼鐵礦，硼含量較低，鐵含量較高，所以鐵的化合物的分離對其他化合物的分離有重要影響，反應(yīng)要控制還原劑的量將三價(jià)鐵還原為2價(jià)，以實(shí)現(xiàn)固相產(chǎn)物的分離。
制備過程為把硼鐵礦放入馬福爐中高溫(800°C )加熱2.證，準(zhǔn)確稱取5. OOg煅燒過的硼鐵礦，加入15mL蒸餾水，5mL98%的濃硫酸，置于80°C恒溫水浴中加熱攪拌lh。熱抽濾后，濾液置于加熱爐上至20mL，冷卻后加入20mL無水乙醇，攪拌后放入冰水混合溶液中l(wèi)h，抽濾，將濾液放在加熱爐上至沸騰，揮發(fā)出大量的乙醇并回收，再加入0. 5g鐵絲還原 !^3+后，立即用流水冷卻，加入20mL無水乙醇，放在冰水混合溶液中30min，抽濾，濾餅置于 55°C烘箱內(nèi)lh，便可得到FeS04*7H20，結(jié)晶率為90.0%%。濾液蒸發(fā)回收乙醇后主要成分為硼酸。實(shí)施例2
硼鐵礦主要化學(xué)成份(％) :TFe :22. 91 ； B2O3 :7. 55 ；MgO :30. 91 ；SiO2 :18. 29 ；CaO 0. 72。這是低品位的硼鐵礦，硼含量較低，鎂含量較高，所以鎂的化合物的分離對其他化合物的分離有重要影響。將硼鐵礦在780°C氧化焙燒，硼鐵礦中的硼鎂石轉(zhuǎn)變遂安石，磁鐵礦轉(zhuǎn)變成赤鐵礦，礦物中的葉蛇紋石經(jīng)焙燒將分解脫除結(jié)構(gòu)水，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生相變化，轉(zhuǎn)變成橄欖石礦物，焙燒引發(fā)比表面積增大，滿足硫酸浸取反應(yīng)的需要。把硼鐵礦放入馬福爐中高溫(780°C)加熱2. 5h，稱取10. Og煅燒過的硼鐵礦， 加50%的硫酸50mL，置于80°C恒溫水浴中加熱攪拌lh。熱抽濾后，濾液置于加熱爐上至 40mL,冷卻后加入20mL無水乙醇，攪拌后放入10°C水浴中l(wèi)h，抽濾，便可得到MgS04*7H20。 將濾液放在加熱爐上至沸騰，揮發(fā)出乙醇并回收，再加入0. Sg鐵絲還原!^3+后，立即用流水冷卻，加入30mL無水乙醇，常溫下靜止30min，抽濾，濾餅置于55°C烘箱內(nèi)lh，便可得到 FeS04-7H20o結(jié)晶液蒸發(fā)并回收乙醇，硼酸富集在結(jié)晶液中。實(shí)施例3
硼鎂礦主要化學(xué)成份(％) : 10. 87%、TFe :6. 01%、MgO :37. 56%。這是低品位的硼鎂礦，硼含量較低，鎂含量較高，所以鎂的化合物的分離對其他化合物的分離有重要影響，主要礦石組成為硼鎂石相、白云石相、石灰石相、蛇紋石相、磁鐵礦相。將硼鎂礦在780°C氧化焙燒，硼鎂礦中的硼鎂石轉(zhuǎn)變遂安石，磁鐵礦轉(zhuǎn)變成赤鐵礦，稱取10. Og焙燒過的硼鎂礦于三口瓶中，加入20%的硫酸，用量為理論量的85%，反應(yīng)溫度為9(Tl00°C，反應(yīng)時(shí)間IOOmin。其余操作同實(shí)例2。
權(quán)利要求
1.一種從硼鐵礦中提取并分離硼-鐵-鎂的工藝，其特征在于，該工藝由三個(gè)技術(shù)作業(yè)組成硼鐵礦高溫焙燒硫酸浸出工藝；采用添加有機(jī)溶劑作用結(jié)晶鎂鹽工藝；酸浸液正三價(jià)鐵鐵粉還原和有機(jī)溶劑作用結(jié)晶工藝；該工藝流程為將硼鐵礦在70(T80(TC溫度下焙燒，之后用濃硫酸浸出硼鐵礦，固液分離之后，在酸浸液中加入一元醇靜置，過濾得固態(tài) MgSO4 · 7H20，濾液經(jīng)正三價(jià)鐵粉或鐵屑還原濃縮后，加入一元醇后再經(jīng)過濾、冷卻結(jié)晶及烘干得到固態(tài)FeS04*7H20，結(jié)晶液中含硼酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從硼鐵礦中提取并分離硼-鐵-鎂的工藝，其特征在于， 所述的硼鐵礦焙燒過程中將其中磁鐵礦轉(zhuǎn)化為赤鐵礦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從硼鐵礦中提取并分離硼-鐵-鎂的工藝，其特征在于， 所述有機(jī)溶劑采用一元醇，循環(huán)利用。
全文摘要
一種從硼鐵礦中提取并分離硼-鐵-鎂的工藝，涉及一種硼、鐵和鎂元素的提取并分離工藝，該工藝由三個(gè)技術(shù)作業(yè)組成硼鐵礦高溫焙燒硫酸浸出工藝；采用添加有機(jī)溶劑作用結(jié)晶鎂鹽工藝；酸浸液正三價(jià)鐵鐵粉還原和有機(jī)溶劑作用結(jié)晶工藝；該工藝流程為將硼鐵礦在700～800℃溫度下焙燒，之后用濃硫酸浸出硼鐵礦，固液分離之后，在酸浸液中加入一元醇靜置，過濾得固態(tài)MgSO4·7H2O，濾液經(jīng)正三價(jià)鐵粉或鐵屑還原濃縮后，加入一元醇后再經(jīng)過濾、冷卻結(jié)晶及烘干得到固態(tài)FeSO4 7H2O，結(jié)晶液中含硼酸。本發(fā)明工藝實(shí)現(xiàn)了提取并有效分離硼、鐵和鎂元素的目的，適用于從各種含鐵、鎂的礦物以及工業(yè)廢渣中提取分離硼、鐵和鎂元素。
文檔編號C01B35/12GK102168172SQ20111006995
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者劉新峰, 張麗清, 袁本福 申請人:沈陽化工大學(xué)